一种多车道非接触式车轴数自动计算方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种多车道非接触式车轴数自动计算方法及系统，该方法包括激光传感器设置扫描步骤、激光雷达数据获取步骤、单车数据分离步骤和车轴数计算步骤，基于激光雷达数据，利用照射到车道的行进车辆表面漫反射的原理，计算各旋转角度时行进车辆的高度和横向坐标，进而构建车辆三维模型，提取车辆单车数据，在非接触式的情况下实现多车道的车辆车轴数自动计算，并提高车型分类的准确度。并提高车型分类的准确度。并提高车型分类的准确度。

【技术实现步骤摘要】
一种多车道非接触式车轴数自动计算方法及系统


[0001]本专利技术涉及公路交通情况调查设备
，具体涉及一种基于激光雷达数据的多车道非接触式车轴数自动计算方法及系统。

技术介绍

[0002]在《关于加强公路交通情况调查设备技术管理的指导意见》中规定了交通情况调查设备(以下简称“交调设备”)上传的技术指标数据包括：车型分类、流量、地点车速、车头时距、车头间距、时间占有率、跟车百分比等七种交通参数。车型分类依据《关于调整公路交通情况调查车型分类及折算系数的通知》，见表1，且其单类车型识别相对误差和总体车型识别相对误差均应在
±
10％内。
[0003]表1
[0004][0005]从表1车型分类规则中可看出，车辆车长、车高和车轴数量是判断车辆类型三个关键性参数。大客车、中型货车、大型货车三类车型识别主要是以车轴数作为重要的分类特征。
[0006]车轴数动态计算技术目前研究较少，多以接触式传感器方式获取相应的数据进行分析，比如以动态称重的方式，通过车辆驶入称重台时利用车辆分离器采集到的分车信息和第一状态信息统计车辆各轴的车辆轴数，和利用车辆分离器采集到的分车信息和第二状态信息统计车辆各轴的车辆轴数，能够解决车辆轴数准确获取的技术问题，但只能针对单车道进行分析，还需要预埋传感器，设备维护困难，成本较高，类似技术方法如桥上移动车辆车轴识别小波变换方法。也有车轴轮胎数量的识别方法是通过摄像机采集轮胎轮毂形状信息来确定车辆车轴轮胎数量，设备安装条件较为严格，夜间需要稳定补光，同样只能解决单车道车辆车轴问题。还有车辆轴数确定方法是获取监控区域的红外视频数据，对其图像
增强处理，根据前景图与图像增强图确定所述当前帧图像中的单个车辆图像，并计算每个车辆的轴数，该方法属于非接触式技术，但红外热成像图像对比度低，分辨细节能力较差，车轴温度与其它车辆部位温度差较大才能计算准确，误差较大，成本高，导致其技术应用受到限制。
[0007]激光雷达扫描技术是集物理学、电子学和计算机应用学于一体的现代化科学技术，激光具有高亮度、高方向性、高单色性和高相干性的特性，安装便捷，不需要对行车道路面进行破坏性施工，适应性强，工作时对测量条件要求不高，不易受天气阴晴的影响，测量精确度高。本专利技术提出利用激光数据解决自由流交通场景中多车道非接触式车轴数自动计算问题，作为激光交调设备车型分类技术核心算法之一。

技术实现思路

[0008]本专利技术针对现有的车轴数动态计算技术只能针对单车道进行分析而且还需要预埋传感器，存在设备维护困难和成本较高等问题，本专利技术提供了一种多车道非接触式车轴数自动计算方法，基于激光雷达数据，利用照射到车道的行进车辆表面漫反射的原理，计算各旋转角度时行进车辆的高度和横向坐标，进而构建车辆三维模型，提取车辆单车数据，实现车辆车轴数计算，提高车型分类的准确度。本专利技术还涉及一种多车道非接触式车轴数自动计算系统。
[0009]本专利技术的技术方案如下：
[0010]一种多车道非接触式车轴数自动计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0011]激光传感器设置扫描步骤，在车道上方或路侧集成设置两个以相同频率旋转的激光传感器，第一激光传感器垂直于车道设置，第二激光传感器与车道成一定角度倾斜设置，第一激光传感器旋转的各激光线沿与车道方向垂直的截面对行进车辆的车身扫描，第二激光传感器用于测量行进车辆通过路段时的平均速度；
[0012]激光雷达数据获取步骤，在第一激光传感器的激光线所在截面建立二维坐标系且第一激光传感器为坐标原点，第一激光传感器对单一行进车辆的车身扫描若干截面且各截面均具有若干扫描的数据点，基于第一激光传感器照射到车道的行进车辆表面漫反射的原理，通过第一激光器收发激光的时间差来计算特定旋转角度时车身所在数据点到第一激光传感器的距离，进而计算各旋转角度时行进车辆的高度和横向坐标；
[0013]单车数据分离步骤，在各车道范围内，根据计算得到的高度和横向坐标，并结合第二激光传感器测量的平均速度所计算得到的行进车辆长度，构建适应多车道的车辆三维模型，在所述车辆三维模型中提取时间序列上行进车辆单车数据；
[0014]车轴数计算步骤，根据提取的行进车辆单车数据，分析车辆与车道接触的边缘数据，通过计算边缘数据的缩进宽度变化判断车轴位置，进而确定车辆车轴数。
[0015]优选地，在所述单车数据分离步骤中，先对计算得到的高度进行分析处理，当计算得到的高度小于触发阈值时设置高度为零，并且当计算得到的横向坐标在车道范围外时设置高度为零，基于分析处理后的高度构建适应多车道的车辆三维模型。
[0016]优选地，所述车轴数计算步骤是根据提取的行进车辆单车数据的高度，定义车辆边缘数据点，计算车辆边缘数据点平均高度，根据计算的车辆边缘数据点平均高度定义车辆边缘数据点相邻点横坐标差值为缩进宽度指标，进而统计得到车辆边缘数据点平均缩进
宽度，根据车辆边缘数据点平均缩进宽度判断扫描行是否属于车轴位置，进而确定车辆车轴数。
[0017]优选地，所述车轴数计算步骤是通过缩进宽度指标与平均缩进宽度的比对，定义行进车辆数据车轴状态值，将车轴状态为1的行数判断为一个车轴位置，进而确定车辆车轴数。
[0018]优选地，两激光传感器以50Hz的频率旋转，且当激光传感器在车道上方设置时位于车道上方6至8米，第二激光传感器与车道成30度至60度倾斜设置，激光传感器同时检测4个车道。
[0019]一种多车道非接触式车轴数自动计算系统，其特征在于，包括在车道上方或路侧集成设置的两个以相同频率旋转的激光传感器，还包括与激光传感器依次连接的激光雷达数据获取模块、单车数据分离模块和车轴数计算模块，
[0020]第一激光传感器垂直于车道设置，第二激光传感器与车道成一定角度倾斜设置，第一激光传感器旋转的各激光线沿与车道方向垂直的截面对行进车辆的车身扫描，第二激光传感器用于测量行进车辆通过路段时的平均速度；
[0021]所述激光雷达数据获取模块，在第一激光传感器的激光线所在截面建立二维坐标系且第一激光传感器为坐标原点，第一激光传感器对单一行进车辆的车身扫描若干截面且各截面均具有若干扫描的数据点，基于第一激光传感器照射到车道的行进车辆表面漫反射的原理，通过第一激光器收发激光的时间差来计算特定旋转角度时车身所在数据点到第一激光传感器的距离，进而计算各旋转角度时行进车辆的高度和横向坐标；
[0022]所述单车数据分离模块，在各车道范围内，根据计算得到的高度和横向坐标，并结合第二激光传感器测量的平均速度所计算得到的行进车辆长度，构建适应多车道的车辆三维模型，在所述车辆三维模型中提取时间序列上行进车辆单车数据；
[0023]所述车轴数计算模块，根据提取的行进车辆单车数据，分析车辆与车道接触的边缘数据，通过计算边缘数据的缩进宽度变化判断车轴位置，进而确定车辆车轴数。
[0024]优选地，在所述单车数据分离模块中，先对计算得到的高度进行分析处理，当计算得到的高度小于触本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多车道非接触式车轴数自动计算方法，其特征在于，包括以下步骤：激光传感器设置扫描步骤，在车道上方或路侧集成设置两个以相同频率旋转的激光传感器，第一激光传感器垂直于车道设置，第二激光传感器与车道成一定角度倾斜设置，第一激光传感器旋转的各激光线沿与车道方向垂直的截面对行进车辆的车身扫描，第二激光传感器用于测量行进车辆通过路段时的平均速度；激光雷达数据获取步骤，在第一激光传感器的激光线所在截面建立二维坐标系且第一激光传感器为坐标原点，第一激光传感器对单一行进车辆的车身扫描若干截面且各截面均具有若干扫描的数据点，基于第一激光传感器照射到车道的行进车辆表面漫反射的原理，通过第一激光器收发激光的时间差来计算特定旋转角度时车身所在数据点到第一激光传感器的距离，进而计算各旋转角度时行进车辆的高度和横向坐标；单车数据分离步骤，在各车道范围内，根据计算得到的高度和横向坐标，并结合第二激光传感器测量的平均速度所计算得到的行进车辆长度，构建适应多车道的车辆三维模型，在所述车辆三维模型中提取时间序列上行进车辆单车数据；车轴数计算步骤，根据提取的行进车辆单车数据，分析车辆与车道接触的边缘数据，通过计算边缘数据的缩进宽度变化判断车轴位置，进而确定车辆车轴数。2.根据权利要求1所述的多车道非接触式车轴数自动计算方法，其特征在于，在所述单车数据分离步骤中，先对计算得到的高度进行分析处理，当计算得到的高度小于触发阈值时设置高度为零，并且当计算得到的横向坐标在车道范围外时设置高度为零，基于分析处理后的高度构建适应多车道的车辆三维模型。3.根据权利要求1或2所述的多车道非接触式车轴数自动计算方法，其特征在于，所述车轴数计算步骤是根据提取的行进车辆单车数据的高度，定义车辆边缘数据点，计算车辆边缘数据点平均高度，根据计算的车辆边缘数据点平均高度定义车辆边缘数据点相邻点横坐标差值为缩进宽度指标，进而统计得到车辆边缘数据点平均缩进宽度，根据车辆边缘数据点平均缩进宽度判断扫描行是否属于车轴位置，进而确定车辆车轴数。4.根据权利要求3所述的多车道非接触式车轴数自动计算方法，其特征在于，所述车轴数计算步骤是通过缩进宽度指标与平均缩进宽度的比对，定义行进车辆数据车轴状态值，将车轴状态为1的行数判断为一个车轴位置，进而确定车辆车轴数。5.根据权利要求1所述的多车道非接触式车轴数自动计算方法，其特征在于，两激光传感器以50Hz的频率旋转，且当激光传感器在车道上方设置时位于车道上方6至8米，第二激光传感器与车道成30度至60度倾斜设置，激光传感器同时检测4个车道。6.一种多车道非接触式车轴数自动计算系统，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：王军群，刘俊，袁彬，杨东烨，
申请(专利权)人：中远海运科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：